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Kraftmaschinenanlage.
Bei Kraftmaschinenanlagell mit Kreislauf des Kraftübertragungsmittels wendet man nach einem bekannten Vorschlag Dampf als Übertragungsmittel an und lässt ihn in einer Dampfmaschine wirken.
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Ersatz der dadurch verbrauchten Arbeitsmengen eine andere Kraftmaschine, z. B. eine Verbrennungskraftmaschine, benutzt wird.
Dabei fällt der die Antriebskraft in die Gesamtanlage einführende Kraftmaschine die Aufgabe zu, den in der die Nutzarbeit abgebenden Dampfmaschine möglichst weit herabgesetzten Energiezustand des Dampfes wieder auf die Höhe zu bringen, die dips es Übertragungsmittel zur erneuten Kraft-und Arbeitsabgabe befähigt. Das geschieht, indem der Dampf in einer Zwischenmaschine (z. B. einem Verdichter) auf die die Verbrennungsmaschine unmittelbar einwirkt, wieder auf die höhere Gebrauchsspannung verdichtet wird.
Der bei solchen bekannten Anlagen als Mittel zur Übertragung der Energie von der Verbrennungkraftmaschine auf die Dampfmaschine dienende Dampf befindet sich während der Arbeit in ständigem Kreislauf durch die Dampfmaschine. die Rohrleitungen und den Verdichter. Der für den Kreislauf benötigte Dampf wird aus einem Dampferzeuger (einem Dampfkessel) erstmalig in die Anlage selbst
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Menge Dampf um. die innerhalb des Kreislaufes bzw. der Leistungen nur ihren Spannungszustand ver- ändert.
In die Dampfleitung der Anlage ist ein Sammelgefäss für den Fnterdruckdampf und ein solches für den Hochdruckdampf eingeschaltet, das sind Leitungserweiterungen, deren Fassungsräume in Ver-
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und dem Gesamtinnenraum der Leitungen usw. und gleich der für den ganzen Arbeitsprozess von vornherein in die Anlage hineingegegebenen Dampfmenge.
Diese Dampfmenge wesentlich und mehrfach grösser zu halten, als es der Normalbetrieb erfordert. würde zu nicht erträglichen Grössenverhältnissen für die Dampfbehälter und dementsprechend zu übermässigen Gewichten führen, die in den meisten Fällen und insbesondere bei Lokomotiven wegen der beschränkten Platzverhältnisse und der für die Gewichte gegebenen Grenzen sich verbieten.
Die Aufgabe die Vorzüge der Verbrennungskraftmaschine (guter Wirkungsgrad, also Wirtschaft- lichkeit, geringes Gewicht des Treibmittels usw. ) und der Dampfmaschine (Veränderbarkert der Leistung, Umsteuerbarkeit usw. ) durch ihre gleichzeitige Einordnung in eine Anlage unter Verbindung beider Maschinenarten durch das Kraftübertragungsmittel des Dampfes zu vereinen, wird in den Anlagen der bekannten Art nur unvollkommen gelöst. Die gegebene Lösung lässt sieh für grössere Kraftmaschinenanlagen, wie z.
B. schwere Walzwerksantriebe, ferner für Webenmaschinenanlagen und insbesondere für Grossleistungslokomotiven nicht durchführen, wenn und so lange der die Kraft von der einen Kraftmaschinengattung zur andern übertragende Dampf während seines Kreislaufes immer als soleher, d. h. in seiner Dampfform, erhalten bleibt.
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Nach der Erfindung wechselt deshalb das Kraftübertragungsmittei, den Betriebsbedürfnissen folgend, seinen Aggregatzustand, der Dampf wird zwecks Aufspeicherung und Bindung seiner Energie teilweise und zweitweise in den flüssigen Zustand übergeführt, ebenso wird umgekehrt die gebundene Wärme aus der Flüssigkeit nach Bedarf freigegeben, um in der Energieform des Dampfes Nutzarbeit zu leisten.
Zu dem Zwecke werden Flüssigkeitswärmospeicher benutzt, in denen die Energie als Flüssigkeitswärme
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vorrichtung der zeitweilig überschüssige Dampf niederer Spannung, gleichfalls in Flüssigkeitsform, einem Speicher zugeführt wird.
Die Raumgrösse der Speicherbehälter, die Menge und der Hitzegrad des Speicherwassers werden so bemessen und können in allen Fällen so gehalten werden, dass den grössten, sprunghaft auftretenden oder längere Zeit anhaltenden Dampfentnahmen eine genügende Menge freien oder in der Flüssigkeit gebundenen Dampfes zur Verfügung steht, so dass z. B. für die an den Treibachsen einer Lokomotive erforderlich werdenden Kraft- und Arbeitsleistungen in den für die Fahrstrecken der Lokomotive ungünstigen und weitesten Grenzen die notwendige Veränderlichkeit der Dampfeinfuhr gewährleistet wird, während die Leistung der Verbrennungskraftmaschine dauernd auf der normalen und günstigen Höhe verbleiben kann.
Die letztere braucht also nicht für die mögliche oder erforderliche Höchstleistung der Anlage, sondern nur für die durchschnittliche Gebrauchsleistung gebaut zn werden und kann infolgedessen dauernd mit ihrem besten Wirkungsgrade arbeiten.
Die Erfindung wird beispielsweise in der schematischen Darstellung der Zeichnung veranschaulicht.
Danach besteht die Eraftmasehinenanlage aus der Verbrennungskraftmaschine a, die die Zwischenmaschine, den Verdichter b, in üblicher Weise antreibt. Der Verdichter wirkt unmittelbar auf das Kraft- übertragungsmittel, den Dampf, indem er ihn von der niedrigen Spannung, die er nach Abgabe der Arbeit in der Arbeitsmaschine besitzt, auf die höhere, d. h. die zur erneuten Arbeitsleistung erforderliche Spannung verdichtet und dem in der Hochdruckleitung zwischen dem Verdichter und der Dampfmaschine c ein- geschalteten Hochdruckflüssigkeitswärmespeicher f ! zuführt. Dieser bildet einen Hochdruckbehälter in Kesselform, in welchem über einer Teilfüllung von heissem Wasser ein dampferfüllter Raum liegt.
In der Niederdruekleitung ist zwischen der kraftabgebenden, also arbeitsleistenden Dampfmaschine c und dem Verdichter b die Niederschlagsvorrichtung e angeordnet, die von dem auf niedrige Spannung in der Arbeitsmaschine expandierten Dampf den Teil verflüssigt, der überschüssig über die durch den Verdichter zur Verarbeitung kommende Dampfmenge in die Niederdruckleitung eintritt.
Dieser Dampf, der sonst die Spannung in der Niederdruckleitung erhöhen und dadurch schäclich wirken wurde, wird also in Flüssigkeit von der der normalen Niederdruckspannung entsprechenden Flüssigkeit- wärme übergeführt und in dem Kraft- oder Wärmespeicher t in flÜssiger Gestalt gespeichert.
Tritt während der weiteren Arbeit in der Dampfmaschine c eine kleinere Kraft-und Arbeitsleistung, gleichbedeutend mit Durchlauf einer geringeren Dampfmenge, auf, sinkt also damit die der Niederdruckleitung zuströmende Dampfmenge, während die Verbrennungskraftmaschine und der Verdichter gleichmässig weiter arbeiten, so will die Spannung des Niederdruckdampfes unter den der Flüssigkeitswärme der in dem Speicher 1 vorhandenen Flüssigkeit entsprechenden Dampfdruck sinken. Der dadurch bedingte Unterdruck wird schon im Entstehen beseitigt, indem aus der Flüssigkeit des Niederdruckkraft- oder Wärmespeichers f der fehlende Dampf sich zusätzlich bildet.
Es ist leicht zu erkennen, dass bei und trotz gleichbleibendem Lauf und gleichbleibender Leistung der Verbrennungskraftmaschine in der Dampfmaschine eine diese Leistung zeitweise bedeutend übersteigende Nutzleistung abgegeben werden kann, weil die dadurch bedingte Mehrentnahme von Dampf aus dem Hochdruckspeicher d über die ihm aus dem Verdichter b zugeführte Menge hinaus durch zusätzliche Dampfentwicidung aus der Fliissigkeitsfüllung des Hochdruekspeichers ausgeglichen wird.